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Centro de Gesto e Estudos EstratgicosCincia, Tecnologia e Inovao

Anexo II-e

Prospeco Tecnolgica

Recursos Hdricos

Produtos e Equipamentos

Documento Final

Paulo Kroeff Souza

Instituto de Pesquisas Hidrulicas Departamento de Hidromecnica e Hidrologia Universidade Federal do Rio Grande do Sul Novembro/2003

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Recursos Hdricos Prospeco Tecnolgica

SUMRIO 1. Apresentao ..........................................................................................................................7 2. Histrico ..................................................................................................................................9 3. Caracterizao dos problemas e questes de monitoramento hidrolgico no Brasil e suas peculiaridades..................................................................................................................12 3.1 Variveis Monitoradas ................................................................................................ 12 3.1.1 Monitoramento fluviomtrico..................................................................................... 12 3.1.2 Medio de vazo ................................................................................................... 13 3.1.3 Medio de sedimentos ........................................................................................... 14 3.1.4 Monitoramento pluviomtrico.................................................................................... 14 3.1.5 Medida de variveis climatolgicas ........................................................................... 14 3.1.6 Medida da qualidade da gua................................................................................... 15 3.1.7 Medida da evaporao ............................................................................................ 15 3.2 Caractersticas gerais................................................................................................. 16 3.2.1 Caractersticas de localizao da estao ................................................................. 16 3.2.2 O caso peculiar dos audes ..................................................................................... 17 3.2.3 Caractersticas ambientais para estaes contendo eletrnica .................................... 17 3.2.4 Descargas atmosfricas (raios) ................................................................................ 18 3.2.5 Problemas de suprimento de energia para estaes de monitoramento ....................... 20 3.2.6 A importncia da telemetria e as peculiaridades de sua implantao ........................... 21 3.3 Aspectos culturais...................................................................................................... 21 3.3.1 Aferio de instrumentos ......................................................................................... 21 3.3.2 Manuteno de equipamentos ou sua ausncia. ........................................................ 22 4. Condicionantes econmico-financeiras e institucionais..................................................22 4.1 Poltica industrial........................................................................................................ 22 4.2 Caractersticas da rede de monitoramento ................................................................... 23 4.3 Legislao para a licitao de compras pblicas........................................................... 24 4.4 Efeitos combinados.................................................................................................... 26 5. Caracterizao dos equipamentos e tcnicas e suas tendncias de desenvolvimento27 5.1 Instrumentos para a medida de nvel ........................................................................... 28 5.1.1 Rguas linimtricas ................................................................................................. 28 5.1.2 Lingrafos de bia e contrapeso................................................................................ 28 5.1.3 Lingrafos de presso por borbulhamento.................................................................. 32 5.1.4 Lingrafos de sensor de presso submerso................................................................ 34 5.1.5 Mtodos acsticos................................................................................................... 35 5.1.6 Medida de nvel sem contato por radar...................................................................... 36 5.2 Instrumentos para medida de vazo ............................................................................ 36 5.2.1 Molinetes hidromtricos e outros velocmetros........................................................... 36 5.2.2 Molinetes de hlice.................................................................................................. 37 5.2.3 Molinetes tipo Price ................................................................................................. 38 5.2.4 Medidores eletromagnticos..................................................................................... 39 5.2.5 Velocmetros acsticos de diferena de velocidade .................................................... 39 5.2.6 Velocmetros acsticos de efeito Doppler .................................................................. 39 5.2.7 Medida automatizada da vazo ................................................................................ 40 5.2.8 Perfiladores de efeito Doppler .................................................................................. 40 5.2.9 Medio por traadores ........................................................................................... 42 5.2.10 Medio sem contato............................................................................................. 42

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5.2.11 Medio por sensoriamento remoto ........................................................................ 43 5.3 Instrumentos para a medida da descarga slida ........................................................... 43 5.4 Instrumentos para a medida de precipitao................................................................. 44 5.4.1 Pluvimetro Ville de Paris e similares...................................................................... 44 5.4.2 Pluvigrafos de caamba basculante ........................................................................ 45 5.4.3 Pluvigrafos de cisterna sifonada ............................................................................. 47 5.4.4 Pluvigrafos de balana eletrnica............................................................................ 47 5.5 Instrumentos para a medida de evaporao ................................................................. 48 5.5.1 Atmmetros ............................................................................................................ 48 5.6 Consideraes gerais................................................................................................. 50 5.6.1 Problemas de relgios ............................................................................................. 50 5.6.2 Automonitoramento de estaes............................................................................... 50 5.6.3 Postos automticos de monitoramento...................................................................... 50 5.7 Equipamento eletrnico associado .............................................................................. 51 5.7.1 Equipamento de registro e controle........................................................................... 51 5.7.2 Equipamento de telemetria....................................................................................... 53 5.7.3 Software................................................................................................................. 54 5.8 Equipamentos para instalao .................................................................................... 55 5.8.1 Bias de instrumentao.......................................................................................... 56 5.8.2 Torres para instalao dentro do corpo dgua........................................................... 57 6. O parque instalado, sua manuteno, sua atualizao e sua expanso.........................58 6.1 Evoluo do monitoramento hidrometeorolgico no Brasil ............................................. 58 6.2 Rede hidrometereolgica atual.................................................................................... 59 6.2.1 Distribuio recomendada de estaes de monitoramento.......................................... 63 6.3 Instrumentos e processos usuais de medio............................................................... 65 6.3.1 Medidas do nvel e da chuva .................................................................................... 66 6.3.2 Medida da vazo..................................................................................................... 67 6.3.3 Rede telemtrica ..................................................................................................... 68 6.4 Orientao desejvel para o futuro das redes............................................................... 70 6.4.1 Integrao das redes ............................................................................................... 70 6.4.2 Normas para as redes ............................................................................................. 71 6.4.3 Previso de necessidades ....................................................................................... 71 7. Opes de poltica industrial e desenvolvimento tecnolgico e desenvolvimento tecnolgico................................................................................................................................72 7.2 Projetos sugeridos ..................................................................................................... 74 7.2.1 Lingrafo de presso por borbulhamento ................................................................... 74 7.2.2 Lingrafo de presso autosuficiente........................................................................... 75 7.2.3 Tanque evaporimtrico automtico ........................................................................... 76 7.2.4 Pluvigrafo de balana eletrnica ............................................................................. 76 7.2.5 Data loggers ........................................................................................................... 77 7.2.6 Bia de instrumentao ........................................................................................... 77 7.2.7 Medio de vazo por radar ..................................................................................... 78 7.2.8 Torres para instalao dentro do corpo dgua........................................................... 79 7.2.9 Sistema nacional de telemetria via satlite................................................................. 80 7.2.10 Instrumentos de qualidade da gua......................................................................... 80 7.2.11 Sistemas de medida da evapotranspirao por covariana em vrtices (eddy covariance)...................................................................................................................................... 81

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8. Identificao de potenciais nacionais para o desenvolvimento e produo de equipamento..............................................................................................................................81 8.1 Condies bsicas ..................................................................................................... 81 8.2 Possibilidades de desenvolvimento de fabricantes nacionais ......................................... 82 8.2.1 Empresa nacional de hidrometria.............................................................................. 83 8.2.2 Diversas empresas atuando cooperativamente .......................................................... 84 8.2.3 Cooperao com empresa estrangeira...................................................................... 84 8.2.4 Estimular a implantao de filial de empresa estrangeira ............................................ 85 8.2.5 Criao de uma empresa pblica para o desenvolvimento e produo de equipamento para monitoramento hidromtrico...................................................................................... 85 8.3 Condies de pesquisa e desenvolvimento .................................................................. 86 8.4 Viabilizao de desenvolvimentos por meio de projetos piloto para a rede de monitoramento...................................................................................................................................... 87 9. Sugestes e Recomendaes .............................................................................................88 10 Bibliografia ...........................................................................................................................90

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1. Apresentao

A prospeco em produtos e equipamentos, parte das atividades do CT-Hidro e contratada

pela Finep ao CGEE (Centro de Gesto de Estudos Estratgicos) foi definida tendo como

primeira atividade a elaborao de um texto que deve abordar os seguintes itens:

(a) Caracterizao geral das questes de monitoramento hidrolgico e da indstria

brasileira de equipamentos de monitoramento, com apresentao dos elementos

principais, explicitao dos atores envolvidos e descrio do funcionamento dos

processos mais importantes;

(b) identificao das principais variveis e condicionantes naturais, econmico-

financeiras e institucionais determinantes de uma demanda por equipamentos de

monitoramento e sua oferta;

(c) caracterizao do desenvolvimento tecnolgico nacional e internacional dos

equipamentos de monitoramento;

(d) avaliao sobre a evoluo histrica da indstria de equipamentos e perspectivas de

evoluo;

(e) discusso sobre eventuais particularidades regionais, sazonais, institucionais ou

administrativas suscetveis de influir no comportamento da demanda por esses

equipamentos e a sua oferta;

(f) identificao das potencialidades, dificuldades, oportunidades e ameaas associadas

ao desenvolvimento e consolidao de uma indstria brasileira de equipamentos de

monitoramento;

(g) construo de cenrios evolutivos, com identificao das variveis endgenas e das

variveis exgenas associadas evoluo do processo;

(h) identificao das principais limitaes associadas a uma evoluo desejvel da

questo (gargalos);

(i) identificao das principais limitaes de natureza de C&T associadas a uma

evoluo desejvel da questo (gargalos de C&T);

(j) Identificao de sugestes de aes de P&D e das competncias nacionais melhor

capacitadas para conduzi-las;

(k) identificao de potenciais parceiros nacionais para produo de equipamentos;

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Estes tpicos foram cobertos, mas em seqncia diferente da apresentada acima. No

captulo 3 (Caracterizao dos problemas de monitoramento hidrolgico no Brasil e suas

peculiaridades) cobre parcialmente os itens (a) e (e). O captulo 4 (Condicionantes econmico-

financeiras e institucionais) refere-se ao item (b) e parte do item (f). O captulo 5

(Caracterizao dos equipamentos e tcnicas e suas tendncias de desenvolvimento) procura

atender aos itens (c) e (d). O captulo 6 (O parque instalado, sua manuteno, sua atualizao

e sua expanso) responde o restante do item (f) e agrega informaes sobre o mercado. O

captulo 7 (Opes de poltica industrial e desenvolvimento tecnolgico) aglutina parte das

informaes de (f), (j), (g) e (i) devido ao seu denso inter-relacionamento. O captulo 8

(Histrico e identificao de potenciais nacionais para o desenvolvimento e produo de

equipamento) procura dar conta do que falta dos itens (d) e (j) e do item (k).

No desenvolvimento do texto dada nfase aos equipamentos de fluviometria e

pluviometria e evaporimetria, embora em muitas partes sejam includas consideraes

abrangendo outras reas, como sedimentometria e qualidade da gua.

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2. Histrico

A rea de equipamentos de monitoramento hidrolgico faz parte do mundo mais amplo

da tecnologia de instrumentao. At a dcada de 50, quase todos os instrumentos, com

exceo dos de uso especfico das reas de eletricidade e eletrnica eram mecnicos. Por

essa razo, instrumentao era uma rea tcnica considerada parte da mecnica fina. No

final dos anos 50 e no incio dos 60 observa-se uma progresso rpida na introduo de

componentes eltricos e eletromecnicos na instrumentao. No fim da dcada e durante todos

os anos 70 ocorre o boom dos servo-instrumentos, que fazem extenso uso de componentes

eltricos e de componentes de eletrnica contnua, vulgarmente chamada de analgica.

A entrada da eletrnica na instrumentao leva a novas possibilidades como o registro

ou o armazenamento dos resultados de medio e a sua comunicao ou transmisso. A

centralizao dos meios de registro e transmisso d origem tendncia de aglutinar

instrumentos em sistemas de instrumentao.

Essas tendncias continuam no incio dos 80, porm, com a adio gradativa de

circuitos digitais que acabaro por dominar a rea na virada para os anos 90. Nos 90, a

presena crescente dos circuitos digitais levar aos instrumentos inteligentes isto , contendo

processadores, o que introduzir um novo vetor de tecnologia na rea: o software. Com o

advento dos instrumentos baseados em eletrnica analgica e, depois, digital, a rea de

condicionamento, registro e transferncia de dados passou a ter uma presena crescente nas

produes da indstria eletrnica e de telecomunicaes.

A primeira etapa de processamento de dados, o condicionamento de sinais dos

sensores, comeou com os sensores que tm como sada, sinais eltricos analgicos, e, os

antigos condicionadores eram agrupados junto dos sistemas de registro de dados. Atualmente,

a tendncia condicionar os dados junto ao sensor podendo a informao j sair deste em

forma digital.

O armazenamento de dados, que no tempo dos instrumentos mecnicos e

eletromecnicos se restringia ao registro grfico em papel, passa para os gravadores de fita

magntica, modulada em freqncia, no tempo dos instrumentos analgicos, e evolui para os

data loggers ou instrument controllers, que podem conter conversores analgico-digitais, para

receber sinais analgicos dos sensores e que registram as informaes em memrias de

estado slido.

Os data loggers e instrument controllers possuem software prprio com as funes de

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coleta e armazenamento de dados e pode realizar operaes de filtragem digital que podem,

em certos casos, substituir a filtragem analgica na etapa de condicionamento de sinais.

Os instrument controllers ou controladores de instrumentao distinguem-se dos data

loggers ou registradores de dados por terem rgos de sada que emitem sinais para controlar

operaes de medio que requerem movimentao ou chaveamento. Possuem software de

comando, alm do de coleta e transferncia de dados. Pertencem famlia dos controladores

usados em automao industrial.

O software utilizado nessas mquinas no deve ser confundido com o software de

explorao e tratamento que usado pelos usurios dos dados. A rea de transferncia

telemtrica antigamente ficava restrita s conexes via cabo e s transmisses via rdio. Hoje

possvel contar, na maioria dos casos, com transmisses por telefonia celular e/ou via

satlite, bastando para isso que o registrador ou controlador possua a interface adequada,

incluindo o software.

A rpida sucesso de mudanas radicais na tecnologia da rea e a sua associao final

rea da eletrnica e do software, que esto entre as reas mais dinmicas da tecnologia

moderna, transformaram a rea de instrumentao numa outra dessas reas superaquecidas.

Essas transformaes tiveram movimentos precursores na rea de instrumentao de uso

militar, logo transferidas para a rea aeroespacial. Nesta ltima, em alguns casos a progresso

rpida foi algo freada, mas no contida pelas consideraes de segurana.

As grandes tendncias se consolidaram e se difundiram ao atingir a rea de automao

industrial, que deu possibilidades de larga escala para a indstria de instrumentos, habilitando-

a a atingir a rea de consumo.

As tendncias para o futuro prximo no so de novas revolues tecnolgicas,

esperando-se certa estabilidade no uso dos instrumentos digitais. Porm, deve haver evoluo

marcante no encapsulamento dos circuitos eletrnicos, que tendero a integrar-se aos corpos

dos sensores (o que j sucede em algumas reas1). Isso vai sendo tornado possvel pela

integrao dos circuitos em escala cada vez maior, o que diminui o tamanho fsico dos

equipamentos eletrnicos.

1 o caso de vrios sensores fabricados pela Ott e outros fabricantes.

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Essa tendncia pode, em alguns casos, ser acompanhada da integrao das baterias

aos circuitos, levando a instrumentos que so descartados por ocasio do esgotamento dessas

baterias2.

Uma outra tendncia que se manifesta, j h bastante tempo, e que deve se acelerar

a procura de novos princpios a explorar na elaborao de sensores. A idia torn-los mais

harmonizados tecnicamente com os circuitos eletrnicos: buscam-se fenmenos que permitem

interfaces mais diretas com a eletrnica e que possibilitem o projeto de instrumentos com

menor nmero de peas mveis ou sujeitas deriva e desgaste. Tal aconteceu, por exemplo,

com os giroscpios usados em diversas reas de aplicao e que eram mecnicos. Hoje so

usados giroscpios a laser e giroscpios de lminas ressonantes.

A rea de monitoramento, em geral, e a de monitoramento hidrolgico, em particular,

apresentam tendncias contraditrias o que implica na coexistncia de espcimens de

instrumentos caracterizveis como pertencentes a pocas diversas. Assim, observa-se o uso

precoce da eletrnica nos radares meteorolgicos, ao mesmo tempo em que sobrevivem, at

hoje, os molinetes hidromtricos, representantes da espcie em extino dos instrumentos

eletromecnicos.

Mais surpreendente ainda so os vetustos lingrafos de bia e contrapeso e os

pluvigrafos de cisterna sifonada, ambos com registro em papel e que representam a quase

totalidade dos equipamentos instalados, ainda encontrando compradores e movimentando uma

pequena indstria de manuteno e partes para reposio.

2 A empresa americana Onset Computers produz diversos sensores com data logger e bateria integrados em uma cpsula permanentemente selada que pode ser mergulhada at 1000 ps de profundidade. Os instrumentos so descartveis ao se esgotarem suas baterias.

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3. Caracterizao dos problemas e questes de monitoramento hidrolgico no Brasil e suas peculiaridades 3.1 Variveis Monitoradas

Num pas de dimenses gigantescas, desenvolvendo-se de latitudes equatoriais at

reas temperadas, contendo alguns dos maiores rios do mundo e a maior de todas as bacias

hidrogrficas, juntamente com regies semi-ridas aparecem quase todas as situaes

extremas em termos de monitoramento.

3.1.1 Monitoramento fluviomtrico

No que diz respeito ao monitoramento fluviomtrico temos desde rios muito encaixados

em regies escapadas, por exemplo, nas bordas do Planalto Brasileiro at rios que mudam de

curso entre uma temporada e outra devido baixssima declividade, como acontece no

Pantanal.

A seo de medio do nvel deve ser instalada em local de trecho retilneo do rio, com

leito regular e estvel, de modo a favorecer uma distribuio uniforme das velocidades da gua

no ponto de medida. Tambm se evita a instalao a montante de reservatrios, devido ao

remanso, em outras obras hidrulicas que promovam o estreitamento brusco da seo, como

pontes e bueiros e em locais com influncia de mar. Entretanto, encontrar o local ideal para a

estao fluviomtrica nem sempre possvel. Outro problema a ser resolvido a localizao

dos equipamentos de medio na seo, dispostos a garantir seu funcionamento em perodos

secos e chuvosos.

Quando o leito do rio extravasa na seo por algumas poucas centenas de metros em

sua margem, j se torna muito caro o uso de sensores de presso ou de bia e contrapeso e

de poos tranqilizadores. preciso recorrer aos lingrafos de borbulhamento ou s torres de

medio instaladas dentro do leito do rio.

Quando a margem de um corpo d'gua muda de posio em alguns quilmetros entre a

estao seca e a estao chuvosa, a proposio de colocar um lingrafo na margem sem

sentido. A, somente as torres de medio instaladas dentro da gua resolvem. Tal acontece

tanto em grandes rios da Amaznia como nos lagos rasos do Rio Grande do Sul.

Inversamente, em rios muito encaixados e de grande porte pode ser extremamente

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difcil a instalao de um lingrafo se no houver uma ponte na seo.

Por outro lado, no semi-rido, a maioria dos rios no perene o que, se facilita a

instalao do instrumento, torna dificlima a sua operao e proteo. Certos sensores, como

os de presso podem se danificar quando so expostos fora d'gua. Mesmo em outras regies

do pas, cuidados devem ser tomados para se evitar a perda de leituras nos perodos secos,

ajustando a altura do sensor de maneira a promover a leitura contnua.

Outro problema de monitoramento a necessidade de medir nveis em rios receptores

de grandes cargas de esgotos que, devido vazo muito baixa em pocas mais secas, tm

uma gua extremamente agressiva aos sensores o que pode acarretar a tomada de leituras

errneas e impossibilitar sua manuteno e operao pelo tcnico.

3.1.2 Medio de vazo

Quanto medio de vazo, encontramos desde escoamentos com baixssima

velocidade como o caso da Lagoa dos Patos, no Rio Grande do Sul e escoamentos em alta

velocidade em rios encaixados e com alta declividade. Do ponto de vista de seo de medio

h problemas extremos como os de tamanho na Amaznia e os de instabilidade do curso da

gua no Pantanal. E, nos casos de baixa declividade e/ou baixa velocidade podem surgir casos

de inverso de fluxo.

As medies tambm devem se distribuir ao longo do tempo, permitindo a coleta de

dados suficientemente representativos para que se defina uma curva cota vazo adequada.

Como na quase totalidade das estaes a medio se faz localmente por equipe tcnica, pode

no haver um nmero suficiente de valores nos ramos inferior (vazes mnimas) e superior

(vazes mximas) da curva cota vazo, tornando a estimativa de valores extremos de vazo

pouco confivel.

Um caso particular e importante de medida de vazo o dos rios com inverso de fluxo.

Isso pode ocorrer principalmente em rios de baixa declividade e/ou baixa velocidade de

escoamento. Para esses casos no funciona bem a converso de um nvel em vazo atravs

de uma curva-chave. Conhecido o comportamento hidrulico de uma seo de medio, pode-

se usar um medidor de velocidade mdia por ultra-som associado a um lingrafo, o que

permitir, no s o clculo da vazo como, tambm, a deteco em tempo real do seu sentido.

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3.1.3 Medio de sedimentos

Devido aos custos de obteno e anlise dos dados de descarga slida de um rio, na

grande maioria dos postos de monitoramento de vazo apenas realizada a medio da

descarga em suspenso, sendo a carga total de transporte estimada geralmente atravs de

mtodos empricos.

Os postos sedimentomtricos so instalados em sees onde j exista a medio de

vazo, necessria ao clculo da descarga slida. Os cuidados de instalao so os mesmos de

uma estao fluviomtrica.

3.1.4 Monitoramento pluviomtrico

Do ponto de vista do monitoramento pluviomtrico tambm se encontram extremos. H

regies de chuvas intensas que demandam a medio de precipitaes da ordem do milmetro

por minuto, enquanto em outros lugares os ndices pluviomtricos so de baixssima

intensidade e ocorrncia, como no semi-rido brasileiro. reas urbanas tambm demandam a

instalao de pluvigrafos, cujos dados so fundamentais para estudos de drenagem pluvial e

de controle de cheias.

Na maior parte das regies tropicais as temperaturas podem ser to elevadas que

alteram o funcionamento dos instrumentos. Por outro lado, h regies, como o norte do Rio

Grande do Sul e oeste catarinense, onde ocorrem precipitaes de neve requerendo

instrumentos aquecidos, de modo a evitar sua paralisao.

Outro problema freqente como instalar o pluvigrafo ou pluvimetro. Em reas

urbanas ou de vegetao densa, dificilmente ser possvel uma instalao que respeite o limite

de proximidade de obstculos do aparelho e sua altura padro de operao.

3.1.5 Medida de variveis climatolgicas

As estaes climatolgicas so caracterizadas pela medio da temperatura e umidade

relativa do ar, velocidade e direo dos ventos, presso atmosfrica, precipitao, radiao

solar, perodo de insolao e, eventualmente, umidade do solo.

Atualmente, a maior parte dessas estaes so montadas com aparelhos de leitura

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manual, como termmetros de mxima e mnima do ar, barmetros, psicrmetros e

evapormetros e aparelhos de registro grfico contnuo como higrotermgrafos, pireligrafos,

pluvigrafos e outros. Porm, a ANA, Sivam, Inpe e outras entidades vm instalando nos

ltimos anos estaes com coleta e transmisso automtica. Uma exceo ainda a medio

da umidade do solo, ainda feita manualmente por lismetros, de cara e complexa construo.

Uma sria restrio instalao dessas estaes a necessidade de um espao

aberto, longe de construes e obstculos naturais que venham a influenciar o comportamento

climtico local, formando corredores de ventos ou ilhas de calor.

Com o crescente aumento da demanda por guas subterrneas e da necessidade de

estudos para a avaliao de sua potencialidade e preservao, passam a ser necessrios

equipamentos que permitam o clculo da infiltrao da gua de chuva no subsolo, para fins de

balano hdrico.

3.1.6 Medida da qualidade da gua

Na maior parte dos postos de monitoramento de qualidade das guas, somente so

coletados, de forma manual, os parmetros temperatura, pH, oxignio dissolvido e

condutividade eltrica, embora estejam disponveis no mercado, j h algum tempo,

equipamentos automticos.

Estaes eletrnicas podem ser configuradas de maneira a obter um nmero adequado

de parmetros fsico-qumicos da gua. Podem ser instalados sensores para cloretos, turbidez,

amnia etc. Porm, como na maioria dos casos, os equipamentos, sensores e peas de

reposio so importados, resultando em altos custos.

3.1.7 Medida da evaporao

Finalmente preciso considerar o problema da medida da evaporao. Em regies

semi-ridas, como no nordeste brasileiro, a seca causada no s pela precipitao

relativamente escassa, mas principalmente pelos altos valores de evaporao. Assim de

extrema importncia o monitoramento da evaporao nessa regio. Altas taxas de evaporao

tambm podem inviabilizar projetos de reservatrios de acumulao de gua para gerao de

energia ou distribuio pblica.

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Em locais do semi-rido, a instalao problemtica pelo simples fato de o posto

necessitar para o seu funcionamento de certa quantidade de gua limpa, provida por outro

tanque. No extremo oposto, est o problema de instalar um posto evaporimtrico no meio de

reas de vegetao densa onde no s difcil limpar um lugar para uma estao, como

tambm haver interferncia contnua da fauna.

importante mencionar que a evapotranspirao pode ser estimada por mtodos de

clculo, como o mtodo de Penman, a partir da medida de algumas variveis como umidade

relativa e temperatura do ar, radiao solar e ventos.

Atualmente, estas estimativas tm sido feitas com base em medies mais sofisticadas,

envolvendo torres dotadas de diversos sensores, entre eles anemmetros vetoriais usando

mtodos acsticos, em duas ou trs alturas do solo.

3.2 Caractersticas gerais

Algumas caractersticas muito importantes so comuns ao monitoramento de todas ou

quase todas as variveis de interesse.

3.2.1 Caractersticas de localizao da estao

De uma forma geral, qualquer que seja a varivel a ser monitorada, encontrar-se-o

problemas de acessibilidade aos locais, ou porque so muito distantes, ou porque esto

situados longe de recursos de infra-estrutura e da populao, ou, ainda, por estarem situados

em reas no desbravadas. Isto aponta na direo de instalaes automatizadas e

automonitoradas, incluindo o uso de telemetria.

A telemetria em si uma dificuldade. Na grande maioria dos locais intil pensar na

utilizao de comunicaes telefnicas por linha convencional. Assim sendo, h todo um

campo de aplicao para a comunicao por telefone celular e por satlite. Por outro lado,

devido s grandes distncias que ocorrem justamente nas reas sem infra-estrutura, as redes

tradicionais de rdio-enlace acabam tendo custos proibitivos.

Estaes instaladas em cursos d'gua, ou prximas a eles, tambm devem ser

protegidas contra inundaes. Mantendo-se em funcionamento durante a passagem de ondas

de cheia e a salvo de materiais por elas transportados, como rvores.

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Finalmente, falando-se em instalaes remotas, estar sempre presente o problema do

vandalismo.

usual que se protejam postos de medio contra a ao de animais. Em regies onde

h animais de grande porte, este problema pode adquirir um certo grau de dificuldade. Mas,

sem dvida, a presena do ser humano que a mais ameaadora. Pode-se dizer que no h

proteo absoluta contra o vandalismo numa instalao suficientemente remota e no

atendida. , pois, necessrio usar a criatividade para dificultar a ao destruidora.

3.2.2 O caso peculiar dos audes

Existem algumas situaes peculiares de localizao que resultam em uma

problemtica prpria. Tal o caso do monitoramento de audes, principalmente quando seu

nvel oscila muito e/ou quando o aude chega a secar. Tal acontece no semi-rido, onde h

centenas de audes suficientemente grandes ou economicamente importantes para merecerem

monitoramento.

Nesses casos, desejvel que o instrumental esteja na parte mais profunda do aude

que, na maioria dos casos, distante das margens. O uso de torres construdas dentro da gua

, em geral, antieconmico, principalmente se a profundidade na cheia grande. Ento, a

melhor maneira de colocar instrumentao em bias cativas, fundeadas de forma

especialmente cuidadosa.

A nvel internacional encontra-se enorme variedade de tipos de bias de instrumentao

livres ou cativas, em tamanhos que variam desde algumas dezenas de centmetros at quinze

metros de dimetro, utilizadas principalmente para obteno de dados climticos nos oceanos.

J h uma utilizao de bias climatolgicas em desenvolvimento no pas, voltadas para

a utilizao em lagos e reservatrios e utilizando transmisso via satlite, embora em um

nmero muito reduzido. Esse tipo de equipamento vem sendo usado pelo Inpe.

3.2.3 Caractersticas ambientais para estaes contendo eletrnica

Falando-se de postos automticos, fala-se de instrumentao eletrnica que precisa de

energia eltrica para funcionar. primeira vista parece fcil a utilizao de energia solar para

alimentar equipamentos colocados longe de locais com redes eltricas, o que ser o caso da

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maioria. Porm, por um lado, a existncia de vegetao atrapalha a alimentao solar e, por

outro, h regies no Brasil onde a insolao muito fraca em certas pocas do ano.

A umidade excessiva e permanente em grande parte do territrio nacional, tambm

uma ameaa para os equipamentos eletroeletrnicos demandando protees adicionais e o

uso de conexes e materiais resistentes corroso.

Outro problema ligado s estaes eletrnicas so as altas temperaturas que ocorrem

nas regies quentes ensolaradas, requerendo especial cuidado no projeto trmico dessas

estaes.

3.2.4 Descargas atmosfricas (raios)

Entretanto, o maior inimigo dos equipamentos eletrnicos o raio. E o Brasil o pas de

maior incidncia de raios no mundo. Assim sendo, necessrio projetar protees

excepcionalmente cuidadosas para os postos de monitoramento automtico.

O mapa isoceranico do Brasil3, figura 3.1, mostra as isolinhas do ndice ceranico.

Esse ndice o nmero de dias por ano com trovoadas observadas em um local de 20km de

raio.

3 Do livro de Proteo contra Descargas Atmosfricas em Estruturas Edificadas, de Geraldo Kindermann. Reproduo permitida por cortesia do autor.

18


Figura 3.1: Mapa isoceranico do Brasil

O ndice ceranico permite calcular a densidade de raios, isto , o nmero de raios

incidindo por km2 por ano. Usa-se a frmula4:

63,10024,0 CR ID = onde: DR = densidade de raios; Ic = ndice ceranico

Zonas de incidncia normal de raios como o sul do Rio Grande do Sul ou a maior parte

da Bahia tm DR variando de 0,3 a 1 raio por km2 por ano, enquanto numa enorme zona do

centro do pas tm-se quase 6 raios por km2 por ano e, no oeste do Amazonas ou no leste do

Par pode-se chegar a quase 8 e, nas pequenas regies de IC de 160, chega-se a quase 10.

Uma parte considervel dos problemas de manuteno de estaes automticas

decorre da inexistncia de proteo adequada queda de raios. Um sistema pra-raios

eficiente demanda custos considerveis de aquisio e instalao, o que tem afastado as

entidades operadoras de redes de monitoramento.

4 KINDERMANN, G. Op. cit.

19

3.2.5 Problemas de suprimento de energia para estaes de monitoramento

As estaes de monitoramento, baseadas em instrumentos eletro-eletrnicos, precisam

de suprimento de energia eltrica. Na grande maioria dos casos usa-se energia solar para

carregar baterias o que, normalmente, resulta num suprimento regular e confivel de energia

limpa, isto , livre de interrupes, de flutuaes causadas por outros consumidores ou de

impulsos causados por descargas atmosfricas que atingem as redes de distribuio pblica.

Por estas ltimas razes, recorre-se energia solar mesmo em locais onde a interconexo com

a rede seria relativamente fcil. A diminuio do custo de aquisio de painis solares tambm

tem contribudo para o aumento de seu uso. Nos ltimos anos, um grande nmero de estaes

instaladas de coleta e transmisso automticas de dados tem se valido desse sistema.

Embora o Brasil seja habitualmente considerado pas tropical e, portanto ensolarado, h

grandes variaes de disponibilidade de energia entre as regies e grande variao entre as

estaes do ano. Assim, crtica a instalao de alimentao solar no sul do pas, por simples

falta de sol nos meses de inverno. A soluo aumentar o tamanho dos painis de captao,

ento preciso enfrentar os ventos de alta velocidade (acima de 150 km/h). O meio de

transmisso escolhido tambm pode inviabilizar a telemetria, devido necessidade maior de

energia eltrica, ao ser utilizado, como se observa em estaes com transmisso constante por

linha convencional de telefonia, exigindo tambm a instalao de um nmero maior de baterias.

Felizmente, o correto dimensionamento das alimentaes solares possvel utilizando-

se os dados do Atlas Solarimtrico do Brasil, produzido pelo Centro de Referncia para Energia

Solar e Elica Srgio de Salvo Brito (Cresesb) do Centro de Pesquisas de Energia Eltrica

(Cepel) empresa do grupo Eletrobrs, que funciona junto Coppe, na UFRJ. O Cresesb

tambm disponibiliza os dados e os meios de procura do Atlas no seu site5.

O crescente desenvolvimento de sistemas de aquisio e armazenamento de dados

tambm tem gerado equipamentos com um consumo menor de energia. Em casos em que

somente uma varivel medida, como a chuva ou o nvel do rio, podem ser utilizados

equipamentos portteis com uma autonomia de alguns meses, baseada no uso de pilhas

alcalinas comuns.

5 http://www.cresesb.cepel.br

20


3.2.6 A importncia da telemetria e as peculiaridades de sua implantao

Dada a vastido do territrio nacional e a dificuldade de acesso a muitos pontos de

interesse, do ponto de vista de monitoramento, a utilizao de telemetria , freqentemente,

aplicvel para reduzir custos operacionais, alm do interesse do que possa ser intrnseco.

O sistema baseado em rdio-enlace, em que o operador proprietrio de uma rede

exclusiva de comunicaes direcionais dedicadas, o de menor custo operacional

principalmente se os volumes de dados forem grandes. Mas o custo de implantao elevado.

Na rea de monitoramento hidrolgico as quantidades de dados transmitidas so, em

geral, pequenas e, assim, as comunicaes por telefonia celular e mesmo por satlite so

competitivas ou mais econmicas. Como ainda existem, e continuaro a existir por tempo

indeterminado, vastas reas sem cobertura de telefonia celular, a comunicao por satlite tem

grande campo de aplicao no Brasil, principalmente nas regies Norte e Centro-Oeste.

3.3 Aspectos culturais

3.3.1 Aferio de instrumentos

A falta de familiaridade da populao, e das administraes, em particular, com os

problemas de medio, leva a uma espcie de crena exagerada na infalibilidade dos

instrumentos. A disponibilidade de relgios de pulso eletrnicos que provavelmente deixaro de

funcionar subitamente em vez de mostrar horas erradas e a maravilha do velocmetro do carro

que vai comear a errar somente na mo do segundo dono, reforam essas crenas

descabidas. Assim, os instrumentos de uso profissional deixam de ser aferidos.

Embora a probabilidade de erros exagerados nas medies seja pequena, os casos

ocorrero, dado o nmero de instrumentos em uso e sua utilizao s vezes intensa. E, dada a

responsabilidade e as conseqncias de certos erros de medio, situaes problemticas

aparecero.

Apesar de tudo isso, e embora tenha sido observadas certa melhoria, com as agitaes

em torno da famosa ISO 9000, as administraes geralmente ainda no encaram o problema

com a devida seriedade e, como conseqncia, as instalaes para aferir instrumentos ainda

so raras e quando existem, so sub-utilizadas.

21

A rea de monitoramento hidrolgico no Brasil no nenhuma honrosa exceo

embora exista dentro dela o exemplo da CPRM que se associou ao IPH para a construo de

um canal para aferir instrumentos de velocidade da gua. Outro caso exemplar foi a instalao

de um laboratrio de aferio de sensores hidrometeorolgicos pelo Simepar, de Curitiba.

3.3.2 Manuteno de equipamentos ou sua ausncia.

A manuteno dos postos, compreendendo limpeza, renovao de suprimentos (como

papel de grficos, baterias, etc.) feita pelos operadores como parte de suas tarefas rotineiras.

Mas, a manuteno dos equipamentos, que consiste no reparo dos instrumentos,

envolvendo servios tcnicos especializados, encontra dificuldades. Talvez a peculiaridade

mais marcante na rea de monitoramento hidrolgico seja a reduzida ocorrncia dessa

atividade de manuteno.

Essa caracterstica observvel em toda a rea de utilizao de equipamentos de certa

faixa de valor intermedirio na rea da administrao pblica. A nosso ver ele tem certas razes

que, na medida em que so difceis de cortar devem ser levadas em conta quando se trabalha

com equipamento.

Mesmo equipamentos de aparncia mais robusta, como molinetes hidromtricos,

exigem aferies regulares, realizadas em laboratrios especializados. Outro problema o fato

de vrios equipamentos de medio exigirem componentes de reposio que ainda no so

fabricados no Brasil.

Em funo de uma dificuldade relativa de obter peas e servios e de uma dificuldade

menor em adquirir novos equipamentos, parece haver uma tendncia reposio em vez de

manuteno. A manuteno implica em sucessivas compras de material e servios, algumas

das quais devem ser licitadas. Para a substituio basta uma licitao.

Politicamente, se o mais visvel fazer obras, introduzir equipamento novo ainda tem

certo atrativo. Mas a manuteno uma atividade completamente invisvel e ainda tem de ser

paga o que a torna politicamente negativa. Nunca se viu nesse pas, nem em qualquer outro

algum alardeando que fez manuteno.

4. Condicionantes econmico-financeiras e institucionais

4.1 Poltica Industrial

22


Entre os condicionantes econmicos e institucionais, o mais importante e que afeta toda

a atividade econmica do pas a poltica industrial.

Desde os anos 30, o Brasil adota uma poltica industrial baseada na substituio de

importaes. Esse tipo de poltica afeta o processo de industrializao fazendo com que a

prioridade mais alta seja dada produo, em detrimento do desenvolvimento tecnolgico

autnomo. De qualquer forma, at o incio dos anos 80, essa poltica era seguida com rigor, o

governo providenciando leis e fiscalizao altura para a sua manuteno. O resultado foi

bastante eficiente do ponto de vista do aumento da contribuio do produto industrial para o

PIB.

No incio dos anos 80, devido ao aumento da sofisticao dos produtos, a necessidade

de aumentar a escala para tornar viveis as produes locais comea a se fazer sentir. Essa

tendncia, ao mesmo tempo em que prepara a chamada globalizao, solapa as bases da

poltica de substituio de importaes. Composta com o endividamento internacional do pas e

a prioridade dada ao sistema financeiro, essa tendncia faz com que a poltica industrial v

perdendo cada vez mais sua nitidez, at que, com a abertura para as importaes no governo

Collor, a indefinio passa a ser quase completa.

Entretanto, a cultura de substituio de importaes nunca desapareceu

completamente. No mundo globalizado, preciso pensar em produes que possam competir

no mercado internacional. Isso significa tecnologia atualizada e sempre progredindo, o que

implica que o produtor, ou pertena a uma multinacional, ou seja tecnologicamente autnomo.

Em funo disso, parece-nos que qualquer discusso relativa produo local de

equipamentos, deve levar em conta o exposto acima e portanto ser focalizada no

desenvolvimento tecnolgico autnomo, embora uma empresa em particular possa comear a

trabalhar a partir de licenciamento.

Resta que a poltica industrial do pas continua indefinida o que implica em instabilidade

no investimento pblico e hesitao no privado. Esta a condicionante financeira fundamental.

Ela implica em que, para a implantao de novas linhas de produo locais, na ausncia de

garantia de compra interna, haja competitividade internacional para poder trabalhar com

exportao. Sem isso uma indstria local de equipamento para monitoramento hidrolgico no

ter nem a escala nem a estabilidade de faturamento necessria para se viabilizar.

4.2 Caractersticas da rede de monitoramento

Como a rede bsica de monitoramento , e provavelmente continuar sendo, pblica,

23

bem como pblica boa parte das redes dos utilizadores, a instabilidade do investimento

governamental significa que no so preenchidas as condies baseadas no mercado interno

que estimulariam a implantao de produes destinadas ao monitoramento hidrolgico.

O agravamento do desestmulo vem da convergncia de dois fatores: a necessidade de

escala cada vez maior por um lado e, por outro lado, a legislao de licitao.

No que diz respeito ao mercado interno, os principais problemas so a impossibilidade

de previso de receita para a empresa, para a qual concorrem trs fatores:

a legislao para a licitao de compras pblicas (cuja importncia analisada no item

4.3 adiante) que promove a fragmentao do mercado;

a falta de planejamento de implantao da rede a mdio e longo prazo;

a instabilidade do fluxo de recursos, mesmo depois de includos em oramento,

provocada por freqentes contingenciamentos.

Essa impossibilidade de projeo de receita inviabiliza qualquer investimento a mais

longo prazo como o que seria necessrio para o desenvolvimento de projetos com tecnologia

atualizada e constitui-se pois no principal gargalo de um processo de nacionalizao na rea

de produtos e equipamentos.

4.3 Legislao para a licitao de compras pblicas

A legislao que rege a licitao de compras pelo setor pblico a mais poderosa

condicionante institucional que afeta a poltica industrial e define completamente as

caractersticas das compras pblicas. Infelizmente, com as leis atuais, uma condicionante

geralmente negativa.

J no seu artigo 3, 1, inciso II, se l: vedado aos agentes pblicos: ... estabelecer

tratamento diferenciado de natureza comercial, legal, trabalhista, previdenciria ou qualquer

outra entre empresas brasileiras e estrangeiras ...6

Portanto, fica claro que o poder de compra do estado no ser usado para o estmulo

substituio de importaes. O nico apoio indstria ou s produes nacionais restringe-se

6 Lei 8666, de 21 de junho de 1993 disponvel em http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/Leis/L8666cons.htm (acesso 21/09/03)

24


preferncia que deve ser dada a estas em caso de igualdade de outras condies, isto , o

apoio limitado ao desempate.

A leitura da lei 8666 mostra que ela foi concebida bastante voltada para a licitao de

obras e muitos julgam que, no que toca a isso, muito boa e adequada. Mas, no que se refere

compra de equipamento ela tem alguns efeitos bastante problemticos.

No artigo 15, 7, inciso I, proibida a indicao de marca: ... Nas compras devero

ser observadas, ainda: ... a especificao completa do bem a ser adquirido sem indicao de

marca; ... 7

Essa disposio produz efeitos e merece uma anlise que transcendem a rea de

equipamentos de monitoramento hidrolgico, pois afetam todo e qualquer tipo de equipamento.

Quando se compra um bem de grande valor, como um avio de grande porte ou um

navio, tem-se o acesso a todas as caractersticas de projeto, o que permite uma especificao

completa. Quando se compra bens de baixo valor, e de uso corrente, como papis e

suprimentos, as especificaes seguem normas ou so simples e banais.

Entretanto, quando se compram equipamentos de valor unitrio mdio (digamos entre

US$ 1000,00 e US$100.000,00) que so produzidos em quantidade e com tecnologia

proprietria, sofisticada ou no, no se tem acesso s caractersticas de projeto o que torna

impossvel a especificao completa. Alias, mesmo uma especificao bastante superficial

pode requerer o concurso de gente com conhecimento tcnico aprofundado. Geralmente, o

equipamento insuficientemente especificado. Nessas condies, mesmo uma licitao, feita

com base em mrito tcnico e preos, acaba funcionando como se fosse s concorrncia de

preos. Como, em geral, so as caractersticas no funcionais, de difcil especificao, que

definem a qualidade e tambm o custo dos equipamentos, acaba-se freqentemente, por

comprar relativamente mal.

A proibio de indicao de marca tem um outro efeito importante. Quando j se tem

equipamento inteiramente satisfatrio e necessita-se de mais unidades, o lgico seria comprar

mais do mesmo, padronizando o grupo e garantindo a adequao, com todas as vantagens

logsticas e operacionais que isso traz. Isso , obviamente, improvvel. A lei, em seu artigo 23,

2, chega at a obrigar a licitaes distintas no caso de compras parceladas. No artigo 24

que trata dos casos de dispensa de licitao, o inciso XIX restringe s Foras Armadas a

dispensa por necessidade de ... manter a padronizao requerida pela estrutura de apoio

7 Idem.

25

logstico .... No inciso XVII do mesmo artigo, limita a dispensa de licitao para a aquisio de

peas de reposio do fornecedor original, ao perodo de garantia tcnica, apenas ... quando

tal condio de exclusividade for indispensvel para a vigncia da garantia; ....8

Ora, a padronizao de equipamentos extremamente interessante por diversas razes

que vo desde a economia de operao at o aumento do poder de barganha com os

fornecedores.

claro que existem limites estratgicos para isso, como a criao de excessiva

dependncia de algum fornecedor. Mas isso faz com que as escolhas de fornecedores devam

levar em conta, tambm, consideraes estratgicas de confiabilidade de fornecedores e no

apenas condies ad hoc de concorrncia como a legislao de licitao supe.

Em funo do exposto, parece-nos bvio que a postura estratgica correta recomenda

uma reviso da legislao para compras pblicas que contemple adequadamente o problema

de compra de equipamento e de padronizao.

Dada a provvel dificuldade e o tempo relativamente longo para se obter uma reforma

desse tipo, seria necessria, no mnimo, como paliativo provisrio, a mudana no inciso XXI do

Artigo 24 da Lei 8666, que passaria a vigorar com a seguinte redao sugerida:

Art. 24 dispensvel de licitao:

XXI - para aquisio de bens destinados exclusivamente a pesquisa cientfica e

tecnolgica, ou ao monitoramento ambiental (hidrologia, meteorologia,

climatologia e poluio ambiental), com recursos concedidos pela Capes,

Finep, CNPq ou outras instituies de fomento a pesquisa, credenciadas

pelo CNPq para esse fim especfico, ou com recursos oramentrios das

Agncias Reguladoras, Universidades e Institutos de Pesquisa.

4.4 Efeitos Combinados

8 Lei 8666, de 21 de junho de 1993 disponvel em http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/Leis/L8666cons.htm (acesso 21/09/03)

26


O efeito combinado das condicionantes examinadas dificulta bastante a existncia de

uma indstria nacional de equipamentos de monitoramento hidrolgico, pelo menos sob a

forma de empresa com controle nacional autnomo.

A escala de produo necessria para assegurar a capacidade de pesquisa e

desenvolvimento para, por sua vez, assegurar competitividade em termos de desempenho,

dificilmente poder ser alcanada dentro do mercado nacional. Alm do tamanho insuficiente

deste mercado, os processos licitatrios continuamente iro questionar o seu controle.

A competitividade no mercado internacional, importante para assegurar a escala de

produo necessria, implica em uma excelncia tecnolgica muito difcil de obter sem um

certo porte e uma certa experincia prvios.

A alternativa de estimular a vinda de empresas estrangeiras do setor, alm de menos

satisfatria, tambm apresenta dificuldades. As empresas do setor, no costumam ser to

grandes e, por isso, geralmente tm, fora de seus pases sede, apenas operaes comerciais.

Assim sendo, preciso usar a criatividade na tentativa de lanar um esforo nacional de

industrializao desse tipo de produtos.

Parece-nos que uma possibilidade seria o lanamento de alguns projetos

fundamentais9, com fundos pblicos e cooperao entre governo e indstria, de modo a criar

condies iniciais de competitividade baseada em tecnologia, para que as empresas envolvidas

tivessem segurana de uma certa capacidade de competio no mercado internacional.

Tambm assim, seria possvel licitar equipamentos internacionalmente, com boas chances de

vitria para empresas nacionais.

Essas empresas, apenas uma ou duas, teriam de ser mais ou menos monopolistas a

nvel nacional. bvio que, se o mercado nacional oferece problemas de insuficincia de

escala para uma empresa, no possvel viabilizar uma concorrncia interna. Assim, ser

necessrio dividir o mercado somente por especialidade, caso se tenha mais de uma empresa

no setor.

No s para o setor, mas para a indstria nacional e, com muito mais forte razo, para o

bem do setor pblico do pas, de grande importncia a modificao da legislao de licitao

para adequ-la melhor s aquisies de equipamento.

5. Caracterizao dos equipamentos e tcnicas e suas tendncias de 9 Adiante, tentaremos definir alguns projetos possveis, como exemplos.

27

desenvolvimento

5.1 Instrumentos para a medida de nvel

Os instrumentos para a medida de nvel costumavam ser classificados entre linmetros e

lingrafos podendo-se ser includos nesta categoria os margrafos.

Os linmetros seriam instrumentos sem registro das leituras, enquanto os lingrafos e

margrafos tm o seu registro contnuo ou por amostragem. Atualmente, diversos instrumentos

podem ser utilizados apenas para indicar o nvel sem que possuam o rgo de registro das

leituras. Porm habitualmente se consideram apenas as rguas linimtricas no grupo dos

instrumentos sem registro. Os demais medidores com registro contnuo ou por amostragem,

como os instrumentos de bia, de presso, de borbulha, ou outros so habitualmente

chamados de lingrafos.

(Nota: o termo grafo, de lingrafo, pluvigrafo etc, vem da existncia de registrador

grfico contnuo, embora hoje tambm atinja os sistemas digitais)

5.1.1 Rguas linimtricas

As rguas linimtricas so instrumentos extremamente simples produzidos em lances

de um ou dois metros e colocadas nas margens de rios ou lagos de forma a que exista uma

continuidade entre as leituras de um lance e outro. As rguas so geralmente produzidas em

madeira ou metal e com graduaes a cada centmetro. Seja qual for o material, basta que

esteja adequadamente protegido contra a ao da gua, j que as rguas ficaro submersas

parcial ou totalmente por longos perodos. Recomenda-se que os lances sejam afixados de

maneira a no se inclinarem devido velocidade da gua, o que usualmente feito atravs de

tirantes (figura 5.1).

A tecnologia de produo das rguas no , pois, muito sofisticada. Existem pequenas

manufaturas de rguas no pas, em seu maior nmero de rguas de alumnio esmaltadas.

5.1.2 Lingrafos de bia e contrapeso

Entre os lingrafos, o tipo mais tradicional o lingrafo de bia e contrapeso. Na sua

28


forma mais antiga esse instrumento baseado em uma bia presa a um cabo, geralmente de

ao inoxidvel, que passa sobre uma polia e tem na sua outra extremidade um contrapeso. O

conjunto colocado em um poo que se comunica com o corpo da gua ficando a bia

flutuando e acompanhando o nvel da gua neste poo. Ao mover-se, a bia faz girar a polia no

eixo da qual acoplado um mecanismo que movimenta uma pena. Esta risca um grfico,

denominado linigrama sobre um papel especial movido por um mecanismo de relojoaria.

Figura 5.1: Seo de rguas linimtricas

Existem dois tipos de mecanismos de relojoaria: o tipo mais simples movimenta um

cilindro ao redor do qual enrolado o papel de grfico. Este tipo muito usado no s em

lingrafos como em outros instrumentos registradores. Normalmente, o mecanismo de relojoaria

est no interior do cilindro e fica protegido por este. Esses mecanismos produzem uma volta

completa do cilindro em uma semana. Por esse motivo, os lingrafos que os utilizam so,

geralmente, chamados de lingrafos semanais.

29

Figura 5.2: Lingrafo de bia e contrapeso tipo Stevens

Outro tipo de mecanismo, mais sofisticado (figura 5.2), que permite a obteno de mais

de uma velocidade de movimentao do grfico, utiliza os rolos de papel. O rolo de papel em

branco fica numa extremidade do mecanismo e na outra o rolo que traciona o papel por meio

de rodas dentadas engrenadas na sua remalina. Entre um rolo e outro h uma pequena

superfcie plana que d apoio ao papel para que receba o trao da pena. Este tipo de

mecanismo pode ter autonomia de um ms ou mais, motivo pelo qual os lingrafos que o

utilizam so chamados de lingrafos mensais.

Pela sua robustez e confiabilidade os lingrafos de bia continuam sendo produzidos at

hoje embora o seu custo seja relativamente muito elevado. Isso se deve escala de produo

relativamente pequena e necessidade de todas as peas do mecanismo de serem de metal

resistente corroso j que o mesmo mecanismo funcionar sempre em locais de grande

umidade.

A tendncia geral da instrumentao de introduzir mtodos eletro-eletrnicos na cadeia

de medio se fez sentir nos lingrafos de bias, inicialmente, pela instalao de transdutores

de ngulo acoplados aos eixos das polias. Dessa forma, o sinal eltrico produzido pelo

transdutor, registrado ou no, duplicava a medio gravada pela pena no grfico. Mais

recentemente passaram a ser produzidos lingrafos baseados somente no transdutor acionado,

diretamente ou atravs de engrenagens, pela polia.

Este tipo de instrumento foi inicialmente utilizado na medio de nveis de tanques na

30


indstria onde, nem sempre, havia registro. Na medio de nveis de corpos de gua a

aplicao se faz acompanhar de um registrador de dados. Os dados registrados em mdulos

de memria podem, ento, ser transmitidos ou copiados.

A pea tecnologicamente interessante desses instrumentos o transdutor de ngulo.

Uma forma simples de transdutor o potencimetro multivoltas. Potencimetros

especiais para esse tipo de servio so difceis de obter e, muito caros devido necessidade

de serem resistentes ao desgaste. Entretanto, podem ser utilizados, por exemplo,

potencimetros comuns de dez voltas que sofrero desgaste relativamente rpido, porm

podem ser repostos a um custo muito baixo. Os potencimetros produzem, como sinal, uma

tenso eltrica anloga ao nvel que se quer medir.

Uma forma mais adequada de transdutor o codificador digital de ngulo. Este tipo de

transdutor, bastante sofisticado, de produo relativamente difcil. Em geral baseado em

discos transparentes com partes sombreadas que acionam detetores ticos. A preciso de

execuo das sombras nos discos o problema tecnolgico principal destes instrumentos. O

outro problema a produo dos detetores ticos associados aos discos.

Existem transdutores de ngulo no mercado nacional que so baseados em discos com

franjas. Ao girar seu eixo, um detector tico conta o nmero de franjas que passam sobre ele.

Na sua verso mais simples, com um conjunto de franjas somente, este transdutor no

distingue o sentido da rotao. Porm trabalhando-se com dois conjuntos de franjas e dois

detetores possvel estabelecer a distino de sentido.

Este tipo de transdutor, relativamente simples, no o mais adequado para o uso em

lingrafos, pois ele depende de um registro que acumula a contagem dos impulsos gerados

pelo detetor. Ser, por qualquer razo, como o rudo mecnico, rudo eltrico ou interrupo da

alimentao forem perdidos ou acrescentados alguns impulsos a leitura acumulada ficar

errada.

A grande vantagem dos lingrafos de bia sua leitura de nvel ser direta no sendo,

portanto afetada pela presena de sedimentos na gua, como acontece com os lingrafos

baseados em leituras de presso.

A grande desvantagem destes instrumentos o elevado custo de instalao, pois

necessrio acomod-lo sobre um poo tranqilizador em comunicao com o curso da gua e

cujo fundo esteja abaixo da cota mnima que a gua pode atingir. Por outro lado, o instrumento

deve estar positivamente acima da mxima cota que o curso da gua pode atingir em cheia. A

31

nica situao em que isto fcil de obter quando existe uma ponte sobre a seo de

medio. Neste caso, possvel fixar um tubo jusante de um pilar da ponte, mergulhado at o

fundo do corpo de gua e que servir de poo tranqilizador. Nos demais casos, ou ser

necessrio construir um poo na margem e comunic-lo com o fundo do corpo da gua ou

ento construir uma torre dentro do corpo da gua capaz de suportar o tubo e tendo altura

suficiente para manter o instrumento fora da gua em qualquer caso. Outro problema a

manuteno dos poos tranqilizadores, devidos principalmente ao acmulo de sedimentos em

seu interior e corroso ou entupimento dos tubos que fazem a comunicao entre o poo e o

rio.

5.1.3 Lingrafos de presso por borbulhamento

Os lingrafos de presso por borbulhamento medem o nvel de forma indireta atravs da

medida da presso necessria para injetar um gs em um ponto abaixo da cota mnima que se

deseja medir no corpo de gua. A presso indicada proporcional coluna de gua acima da

cota de injeo e o nvel ser a cota de injeo mais altura dessa coluna de gua. A medio

, portanto indireta.

Estes instrumentos possuem um circuito de gs que comea com uma garrafa de gs

seco em alta presso. O gs passa por um redutor de presso, que produz uma presso

constante, ajustvel de um a trs bar, e ento passa por uma vlvula dosadora ligada ao fundo

de um pequeno recipiente contendo alguns centmetros cbicos de gua. O gs borbulha

atravs deste volume de gua permitindo que se veja qual a quantidade de bolhas que est

produzindo. Do topo desse recipiente, o gs sai em duas conexes, uma para a mangueira que

ir at a cota desejada no fundo do corpo de gua e a outra para um medidor de presso. Para

que saiam bolhas de ar na extremidade da mangueira, no fundo do corpo de gua,

necessrio que a presso no topo do recipiente do dosador seja equivalente coluna de gua

acima da cota de injeo. Como a quantidade de gs injetada muito pequena, a velocidade

na mangueira muito baixa e, portanto a perda de carga desprezvel como tambm o , o

efeito da altura de coluna de gs na mesma mangueira.

Em verses antigas do instrumento, o medidor dessa presso era um manmetro de

mercrio ou um manmetro metlico ao qual estava acoplada a pena registradora. O registro

era feito sobre papel movimentado por mecanismo de relojoaria dos mesmos tipos descritos

acima.

32


Nos instrumentos mais modernos, o manmetro substitudo por um sensor de presso

diferencial com um lado aberto para a atmosfera. O registro de dados feito por meios

eletrnicos. Este tipo de lingrafo apresenta diversas vantagens em relao aos lingrafos de

bias. A instalao muito mais barata porque no h necessidade de se construir um poo

tranqilizador. Simplesmente, o instrumento conectado a uma mangueira de pequeno

dimetro que vai at a cota mnima que se deseja medir e l dever existir apenas uma

terminao com uma proteo contra assoreamento. Normalmente esta mangueira embutida

em uma tubulao metlica flexvel para proteg-la contra amassamento. Essa ltima

tubulao simplesmente enterrada a pequena profundidade na parte do percurso em que

poder ficar mostra. , portanto, uma instalao bem protegida contra vandalismo. Uma

vantagem que s esse instrumento apresenta a sua imunidade agressividade do meio onde

feita a medio: nenhuma parte sensvel est em contato com a gua. Isso faz dele o

instrumento mais adequado para a medida de nvel de guas salobras, salinas ou poludas.

Como desvantagem, alm da medida indireta, fica a necessidade de manter o posto

abastecido de gs. fundamental que o gs utilizado seja completamente seco, pois se

contiver umidade, haver condensao e formao de gotculas na vlvula dosadora o que a

bloquear temporariamente interrompendo o fluxo de gs. Esta desvantagem parcialmente

contornada pelo baixo consumo de gs que faz com que uma garrafa pequena dure vrios

meses.

Uma inovao tecnolgica interessante o uso de uma bomba de ar que permite a

dispensa da garrafa de gs. A presena dessa bomba ainda uma desvantagem porque seu

consumo de energia ter que ser levado em conta no dimensionamento da fonte que

alimentar o posto de medio. Como, geralmente, os sistemas de alimentao so compostos

por baterias eventualmente carregadas por painis solares, um tal acrscimo de consumo de

energia pode ter um certo impacto no custo inicial de instalao do posto. Um lingrafo com

esta tecnologia comercializado pela OTT Hydrometry10, sob o nome de Nimbus. Uma verso

mais simples do Nimbus, o Ophimedes, tambm da OTT, vem sendo adotada por entidades de

monitoramento devido s suas dimenses reduzidas e por utilizar pilhas alcalinas comuns, com

autonomia de at seis meses.

10 Catlogo Nimbus_english.pdf disponvel em http://www.ott-hydrometry.de (acesso 19/09/03)

33

5.1.4 Lingrafos de sensor de presso submerso

A utilizao de sensores para medir o nvel de reservatrios pela presso tomada no

fundo j foi o mtodo mais freqente utilizado na indstria. Em geral, o sensor colocado em

uma tomada, externamente ao reservatrio. A mesma idia levada para a medio do nvel de

corpos de gua resulta na utilizao de um sensor diferencial submerso, com o outro lado

aberto presso atmosfrica.

Isso feito atravs de um fino tubo embutido no mesmo cabo que leva a alimentao e

traz o sinal do sensor. Esse cabo tambm , geralmente, dotado de uma alma de ao para

garantir resistncia trao. Dessa soluo resulta que o custo do cabo torna-se bastante

elevado. A maioria dos fabricantes fornece o sensor com o cabo integrado, para garantir a

vedao junto ao sensor. Isso resulta no inconveniente de se ter de especificar o tamanho do

cabo ao especificar o sensor. O comprimento do cabo determinado pela distncia entre o

sensor e o primeiro ponto da instalao que fica, garantidamente fora da gua e onde ficar a

tomada da presso atmosfrica.

H fornecedores que vendem sensores de presso absoluta para uso em medida de

nvel. preciso levar em conta o erro introduzido pela desconsiderao da presso

atmosfrica. Esse erro pode ser expressivo, principalmente se a lmina de gua for pequena.

Para eliminar esse erro necessrio ter um outro sensor medindo a presso atmosfrica no

mesmo local. Essa combinao pode facilitar um pouco a instalao e baratear o cabo, mas s

economicamente interessante se a medida da presso atmosfrica for necessria por outras

razes que justifiquem o custo do sensor adicional.

Uma instalao tpica, bem feita, envolve a colocao de um tubo enterrado a pouca

profundidade, na margem do corpo de gua, indo at a cota mais funda que se deseje medir. O

dimetro do tubo deve ser suficiente para que se possa enfiar com facilidade o sensor e sua

extremidade deve ser fechada e dotada de furos que permitam a penetrao da gua mas

protejam o sensor de corpos estranhos, da flora e da fauna. Normalmente o ltimo trecho do

tubo faz um ngulo com o corpo principal para fazer com que a extremidade aflore prxima da

horizontal e acima do fundo do corpo de gua, para evitar assoreamento. Mesmo assim,

periodicamente a tomada deve ser limpa, o que pode ser feito por injeo de gua sob presso

no tubo, a partir da margem. Essa facilidade de limpeza um dos bons motivos para a

instalao do tubo. Alternativamente, poder-se-ia simplesmente enterrar o cabo e colocar uma

gaiola de proteo para o sensor no fundo, mas perde-se a facilidade de limpeza.

34


Este tipo de instrumento apresenta algumas desvantagens: (a) a parte mais cara do

instrumento, o sensor, fica completamente exposto agresso fsica e qumica da gua.

Devido a isso a utilizao desse mtodo em guas poludas demanda o uso de sensores

especialmente resistentes corroso. Esses sensores so executados em titnio o que os

torna consideravelmente mais caros do que aqueles feitos de ao inoxidvel; (b) h uma sria

exposio ao vandalismo no caso de instrumentos instalados em cursos de gua que secam

completamente, como o caso de muitos rios e audes da regio semi-rida no Nordeste

brasileiro; (c) em algumas situaes, como em rios de baixa velocidade e alto transporte de

sedimentos, pode haver deposio de sedimentos no sensor, causando leituras errneas; (d) a

umidade em excesso tambm prejudica a operao de sensores diferenciais, ao entupir o tubo

capilar.

5.1.5 Mtodos acsticos

No sensoriamento de nvel dos reservatrios industriais os sensores de presso vem

sendo preteridos em favor de sensores de nvel usando ultra-som. Duas formas de instalao

so possveis.

Pode-se colocar o sensor acima do lquido cujo nvel deve ser medido, em cota

conhecida. Obtm-se o nvel por meio da medida da distncia que deve ser subtrada da cota

do sensor.

Tambm possvel a instalao invertida, ficando sensor no fundo, de onde mede a

espessura da lmina a partir da reflexo na interface lquido-ar. Esse tipo de instalao tem

sido usado na rea ocenica para a medida de lminas de gua de at centenas de metros.

Nesses casos o erro causado pela ondulao na superfcie inexpressivo.

At o momento, a transposio dessa tecnologia para a rea de monitoramento de

corpos de gua no tm sido expressiva embora j seja antiga a utilizao de ondas sonoras

na batimetria.

A instalao do sensor no ar acima do nvel de lquido tem a vantagem inegvel de

proporcionar uma medio sem contato, o que chama a ateno para o potencial deste

mtodo. Por essa razo acreditamos que o futuro das instalaes de medio de nvel passa

pela adoo e disseminao de mtodos acsticos.

35

5.1.6 Medida de nvel sem contato por radar.

Uma alternativa sofisticada, mas que alia medidas precisas com facilidade de

instalao, quando pr-existe uma estrutura de suporte como uma ponte, o uso de radar para

medir a distncia entre o instrumento em cota conhecida e o nvel da gua. O efeito das

ondulaes da superfcie pode ser filtrado pelo software associado leitura, levando a medidas

de excelente exatido.

Um instrumento que usa essa tecnologia o Kalesto11 da Ott Hydrometry para faixas de

variao de nvel de 1,5m a 30m.

5.2 Instrumentos para a medida de vazo

As medidas diretas de vazo, por meio de vertedores ou calhas Parshall so, do ponto

de vista de equipamento, aplicaes adicionais de medio de nvel. Por esta razo, no sero

examinadas aqui. (Diz-se que a medio direta, mesmo que neste trabalho seja por uma

equao de calibrao, como Parshall. A medio indireta quando a vazo vem por meio da

medio da velocidade).

A medida da vazo de um corpo de gua usualmente indireta e o mtodo mais

comum medir as velocidades em uma seo transversal e multiplic-las pela rea para a qual

assume-se que a velocidade seja representativa. Assim sendo, do ponto de vista de

instrumentao, a medio de vazo implica na medio da velocidade.

5.2.1 Molinetes hidromtricos e outros velocmetros

Os molinetes hidromtricos so os instrumentos tradicionais de medida de velocidade

para clculo de vazo. Existem dois tipos bsicos: o de eixo horizontal dotado de uma ou mais

hlices, e o de eixo vertical, com o rotor de conchas, tambm chamado de molinete do tipo

Price ou Gurley. O primeiro tipo mais comum na Europa e o segundo nos Estados Unidos. No

Brasil, so bastante usados os dois tipos.

Outros instrumentos para a medida pontual de velocidade baseiam-se em fenmenos

11 Catlogo Kalesto_english.pdf disponvel em http://www.ott-hydrometry.de (acesso 19/09/03)

36


eletromagnticos ou acsticos.

Todos esses instrumentos devem ser colocados em diferentes posies no interior da

lmina de gua. Quando a medio feita a vau, os instrumentos so fixados em hastes, que

podem ser levadas s diversas posies pelo operador e em cada posio a altura do

instrumento ajustada na haste. Em corpos de gua de maior porte a medio pode ser feita a

partir de um barco ligado a um cabo transversal margem e o instrumento lanado preso a

uma haste ou a um cabo. Neste ltimo caso, na extremidade do cabo, pouco abaixo do

instrumento, colocado um corpo hidrodinmico que funciona como lastro. O cabo

normalmente lanado a partir de um guincho hidromtrico dotado de medidor para que se

possa posicionar o instrumento na profundidade desejada. Em corpos de gua de grande porte

a medio feita a partir de barco livre, sendo o instrumento lanado por cabo como acima,

geralmente acionado por motor eltrico.

5.2.2 Molinetes de hlice

Os molinetes de hlice convertem o movimento de translao por gua em relao ao

instrumento em um movimento de rotao de uma hlice.

Nos molinetes mais antigos (e que alguns fabricantes ainda produzem) o eixo era

acoplado a um contador mecnico dotado de um freio. O molinete era lanado freado at

atingir a profundidade desejada, o freio era liberado durante um tempo cronometrado e depois

re-aplicado. O molinete era recolhido e o nmero de voltas anotado o qual, associado ao tempo

cronometrado, permitia o clculo da velocidade.

Nos molinetes atuais a hlice aciona uma chave que produz um impulso eltrico a cada

volta ou a cada N voltas. Esses impulsos so usados ou para acionar uma cigarra ou para

acionar um contador. Os impulsos so contados durante um tempo cronometrado de um a trs

minutos e ento a velocidade pode ser calculada. Uma variante melhorada do processo de

medida de velocidade a contagem do tempo entre as bordas de subida dos impulsos para

assim chegar velocidade de rotao da hlice. Esse mtodo bem melhor, pois faz com que

o valor obtido seja fruto de um bom nmero de medidas mesmo que o tempo de medio seja

curto.

Os molinetes de hlice so fabricados em diversos tamanhos, os mais comuns tendo

uma hlice de dimetro aproximado de 10 cm. Os chamados mini molinetes, adequados para o

37

uso em guas mais rasas, possuem hlices de cerca de 4 cm de dimetro. Finalmente,

micromolinetes so produzidos com hlices com dimetros menores do que 1 cm. Esses

ltimos molinetes tm suas voltas contadas atravs da variao de capacitncia que a

passagem das ps em frente a um eletrodo provoca. Os passos das hlices encontradas em

todos estes tamanhos de molinetes variam de 3 mm a 50 cm.

A velocidade da gua determinada por uma equao emprica, obtida por calibrao

em laboratrio especfico, que transforma a rotao por perodo de tempo em velocidade.

Alguns modelos de molinetes e micromolinetes utilizam vrias hlices, projetadas para faixas

de velocidades especficas.

5.2.3 Molinetes tipo Price

Nos molinetes tipo Price ou Gurley, (figura 5.3), um rotor dotado de conchas e que gira

em torno de um eixo vertical, com uma chave que permite a contagem das voltas como nos

molinetes de hlice. Este tipo de molinete no afetado por um erro de apontamento desde

que o eixo seja mantido vertical. Tambm estes molinetes so produzidos em tamanhos

diferentes, sendo os maiores rotores de cerca de 10 cm de dimetro.

Os rotores, em geral, giram sobre pivs, o que torna esses instrumentos mais simples e

baratos, porm mais frgeis do que os molinetes de hlice.

No que diz respeito obteno da velocidade a partir dos impulsos, valem as mesmas

consideraes feitas para os molinetes de hlice.

Fonte: Gurley, EUA

Figura 5.3: Micromolinete Gurley Pygmy (D) e tipo Price (E)

38


5.2.4 Medidores eletromagnticos

Os medidores de velocidade eletromagnticos so baseados na Lei de Faraday. Um

campo magntico criado e na gua que nele se movimenta surgem tenses eltricas

proporcionais velocidade. A medida destas tenses feita por circuitos eletrnicos e pode ser

convertida em velocidade. Estes instrumentos tambm so chamados de molinetes

eletromagnticos.

Esses medidores no possuem peas mveis e tem diversos formatos de perfil delgado,

o que os torna especialmente adequados para medidas em pequenas lminas de gua.

Instrumentos desse tipo so produzidos por diversos fabricantes como Valeport e Ott. Em geral

seu custo ainda muito elevado se comparado com os instrumentos mecnicos.

5.2.5 Velocmetros acsticos de diferena de velocidade

Um tipo simples de velocmetro de velocidade mdia obtido colocando-se transdutores

emissores/receptores de ultra-som nas margens de um rio, algo abaixo do nvel da gua. O

som atravessa o rio em trajetria oblqua ao fluxo. As velocidades nos percursos de ida e volta

do som so medidas e sua diferena proporcional velocidade mdia da corrente naquela

cota. Juntando-se essa medida com a de um lingrafo e conhecendo-se a seo de medio

pode-se calcular a vazo.

Existem variantes do mtodo, por exemplo, com dois transdutores em uma margem e

um refletor em outra.

Os medidores Sonicflow da Ott Hydrometry usam esse esquema.

Esse mtodo de medida da vazo pela medida permanente e em tempo real de uma

velocidade mdia muito interessante para corpos de gua em que h inverso de fluxo.

5.2.6 Velocmetros acsticos de efeito Doppler

O uso do efeito Doppler tem permitido a produo de instrumentos sem peas mveis

capazes de medir a velocidade local em um pequeno volume e de forma vetorial no plano ou

39

especialmente12.

O sensor composto por um emissor de ultra-som e 2 ou 3 receptores montados em

ngulos, de maneira que as linhas de ao destes elementos convergem em um pequeno

volume de medida, situado h alguns centmetros do corpo do sensor. As ondas emitidas tm a

sua freqncia alterada em funo da componente de velocidade no sentido da propagao.

Circuitos eletrnicos sofisticados discriminam os sinais e calculam as componentes de

velocidade em relao ao sistema de coordenadas ligado posio do sensor.

Estes instrumentos so mais usados em laboratrio, porm podem ser usados para

medio de velocidade em copos d'gua de forma semelhante quela feita com medidores de

eletromagnticos ou molinetes. So comumente chamados de ADVs.

5.2.7 Medida automatizada da vazo

A medida de vazo utilizando velocmetros implica em percorrer o corpo de gua

lanando o instrumento nas diversas posies, anotando as velocidades, e depois realizar o

clculo da vazo atravs do mtodo rea-velocidade aplicado seo de medio. de todo

interessante que essa operao, bastante demorada, possa ser automatizada e realizada em

menor tempo, principalmente em se tratando de grandes rios e esturios. Isso possvel por

meio da utilizao de perfiladores de corrente.

5.2.8 Perfiladores de efeito Doppler

So instrumentos lanados no mercado em data relativamente recente e se utilizam

dois a quatro feixes de ultra-som divergentes lanados para baixo no corpo de gua por

emissores e receptores de cristal. Inicialmente desenvolvido para a medio de correntes nos

oceanos, o aparelho era lanado ao fundo do mar ancorado em blocos de concreto, emitindo o

feixe snico para cima e registrando os dados em data loggers. Em poucos anos seu uso foi

ampliado para anlise da estabilidade de plataformas petrolferas e navios ocenogrficos.

Apenas h pouco mais de 10 anos firmou-se seu uso para a medio de vazo em rios.

12 MORLOCK, S. E. Hydroacoustic Current Meters For The Measurement Of Discharge In Shallow Rivers And Streams disponvel em http://hydroacoustics.usgs.gov/reports/SEM paper.pdf (acesso 11/09/03)

40


O ngulo de divergncia dos feixes de ultra-som em relao vertical , usualmente, de

cerca de 20. Em cada feixe os sons emitidos, sob a forma de pequenos trens de onda (ou

"pings") vo sendo sucessivamente refletidos pelas partculas em movimento encontradas nos

diversos nveis da lmina de gua. Os sons refletidos tm sua freqncia alterada pela

componente de velocidade na direo do feixe. A partir da discriminao das freqncias

possvel calcular os vetores de velocidade na direo dos diversos feixes e assim definir qual a

velocidade horizontal da massa lquida, em determinada zona do perfil correspondente a cada

posio em que o instrumento foi colocado na superfcie do corpo de gua. O eco final do som

refletido contra o fundo permite o clculo da profundidade no local, bem como da velocidade de

deslocamento do barco portador do instrumento.

O clculo das velocidades e profundidade de cada vertical realizado em questo de

segundos, assim a medio feita com o barco em movimento, traando um curso o mais

transversal possvel na seo medida. A vazo determinada automaticamente pelo aparelho

em um computador porttil, possibilitando tambm ao operador avaliar, em tempo real, a

distribuio das velocidades na seo e o traado do fundo do canal.

Como a velocidade calculada a partir da intensidade do eco de resposta das

partculas em suspenso, vrios estudos tm sido feitos para se determinar a relao do eco

de resposta com a quantidade de sedimentos presente, tendo assim, como subproduto da

medio, o clculo da carga de sedimentos em suspenso.

O equipamento mais utilizado no Brasil o Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP),

fabricado pela empresa americana RD Instruments, embora tambm se encontre um modelo

similar, denominado Acoustic Doppler Profiler (ADCP), da tambm americana Sontek. (Figura

5.4)

Esse tipo de instrumento, que se utiliza circuitos eletrnicos e de software bastante

sofisticados, tem um custo bastante elevado, porm a produtividade obtida e o aumento da

segurana na med

prospecção tecnológica - recursos hídricos. a2e_produtos_equip

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